Transcript
Page 1: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

А.А. Шевченко

Концепции моделирования: технологии и решения

Построение информационных систем требует выбора концепции анализа и про�ектирования, сам же выбор — является базовым этапом указанного процесса. В ста�тье рассматриваются основные концепции: объектно�ориентированная, процедурно�функциональная, логико�ориентированная, а также их синтез в рамках решения при�кладных задач. Рассмотрены технологии построения как объектных, так и агентныхмоделей предметной области. Оценка возможностей подходов и их сравнение прово�дится на практических примерах.

Основные положения

Основополагающим этапом проекти�рования любой информационнойсистемы является выполнение кор�

ректной оценки предметной области ре�шаемой задачи и выбор концепции анализаи проектирования. Фактически речь идет обопределении одной из концепций системно�го анализа, которая будет применяться примоделировании системы. Значимость ука�занного процесса заключается в изначаль�ном естественном введении ограничений наполучаемые результаты — адекватностьмодели реальной системе, точность полу�чаемых результатов, возможности «расши�рения» существующей модели и переносаее шаблона на новые объекты (моделируе�мые системы) и т.д. Появление ограниченийобусловлено, естественным образом, идео�логическими возможностями той или инойконцепции.

Неудачный выбор концепции (именно«неудачный», о «неправильном» выбореречь даже не идет) способен повлечь мак�симальные «издержки» на всех последую�щих этапах разработки информационнойсистемы.

Для предотвращения неточностей трак�товок в данной статье, дадим определенияиспользуемых в дальнейшем терминов.

Информационная система — модельсистемы реального мира, реализованнаяпосредством аппаратных и программныхсредств.

Предметная область — область деятель�ности в реальном мире, которая содержитэлементы системы, процессы их взаимодей�ствия между собой, информационные пото�ки, различные функциональные подсисте�мы, а также внешние по отношению к ис�следуемой системе процессы, события иявления.

Концепция анализа и проектирования —метод построения модели предметной об�ласти при создании информационной сис�темы. Заключается в моделировании объек�тов, процессов, взаимодействий и т.д. в це�лях решения некоторой задачи.

Реальная цель — цель, которая являетсяосновной при функционировании реальнойсистемы («de facto»).

Заявленная цель — официально декла�рируемая цель («de juro»). Заявленная цельможет отличаться от реальной.

Задача (проблема) — цель или их набор,которых требуется достичь.

Логика — набор правил и алгоритмов, оп�ределяющих поведение или функциониро�вание систем или их отдельных элементов.

Процесс — последовательность дейст�вий (операций), приводящая к получениюнекоторого результата.

Агент — автономная система (элементсистемы), взаимодействующая с окружаю�щей средой посредством набора датчикови средств воздействия. Датчики позволяютагенту собирать информацию об окружаю�щем его мире, а средства воздействия —

112Лаборатория� Теория проектирования

Page 2: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

изменять окружающую среду. (Подробнееагенты и их поведение будут рассмотреныниже.)

Следует отметить, что концепции про�граммирования являются частными случая�ми концепций анализа и проектирования,их главное предназначение — получениепрограммной реализации моделей систем,объектов, процессов и логики.

В качестве основного примера, на кото�ром будет проходить рассмотрение возмож�ностей различных концепций анализа и про�ектирования, а также основанных на нихтехнологий моделирования, выберем зада�чу организации движения на пересечениидвух автомобильных дорог.

Рассмотрим пример, описание его пред�метной области и постановку задачи.

Цель — организация безопасного дви�жения на пересечении двух дорог с одно�временным обеспечением максимальнойпропускной способности.

Предметная область — локальное управ�ление транспортными потоками, движениеавтомобилей на перекрестке.

Рассмотрим задачи, являющиеся основ�ными для указанного примера:

1) создать эффективную модель инфор�мационных потоков;

2) определить механизмы управленияобъектами (агентами);

3) определить факторы управления сис�темой и его инструменты;

4) установить факторы, влияющие на по�ведение модели;

5) создать динамическую имитацию про�цесса;

6) создать подсистему визуализации;7) на основе анализа работы модели

создать систему оптимального управлениясистемой.

Дадим определения используемых нижетерминов.

Дорога — особая территория для движе�ния автомобилей, пешеходов и соблюденияПравил дорожного движения (ПДД).

Полоса движения — часть дороги, пред�назначенная для движения автомобилейв одном ряду.

Дорожная разметка (разметка) — осо�бые обозначения, нанесенные на поверх�ность дороги и предназначенные для орга�низации движения.

Пешеходный переход — элемент дорож�ной разметки, обозначающий территориюпешеходного перехода.

Дорожный знак — графическое или тек�стовое обозначение, предназначенное дляявного указания правил движения.

Регулировщик — специально подготов�ленный специалист, жесты или действия ко�торого служат указанием участникам до�рожного движения.

Светофор — техническая конструкция,позволяющая управлять движением по�средством цветовых и символьных обозна�чений.

Перекресток — пересечение двух и бо�лее дорог.

Сопряжение — место слияния двух и бо�лее дорог.

Развязка — несколько сопряжений до�рог, позволяющих автомобилям изменитьнаправление движения.

Выполним первый этап анализа пред�метной области, рассмотрев основные воз�можные решения задачи. Для этого необхо�димо проанализировать варианты техниче�ских решений и их конструктивные ограни�чения. Схема конструктивных элементовпредставлена на рис. 1.

Так, можно отметить, что в рамках рас�сматриваемой предметной области сущест�вуют два варианта организации пересечениядорог — одно� и многоуровневое. В даль�нейшем схемы анализа будут привязанык осуществленному выбору. При этом, дляодноуровневого варианта существуют ре�гулируемый и нерегулируемый способы ор�ганизации движения. Возможные вариантыпересечения дорог на одном уровне пред�ставлены на рис. 2.

Для многоуровневых дорожных развязокдопустимо высокоскоростное и низкоско�

Лаборатория� Теория проектирования

113

А.А.

Шев

ченк

о

Page 3: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

ростное сопряжение (рис. 3). Высокоскоро�стное сопряжение требует организации со�пряжения дорог с малым углом «слияния»,большого радиуса поворота и дополнитель�ной полосы движения. Сам термин «высо�коскоростное сопряжение» возникает попричине обеспечения движения автомоби�лей практически без снижения скорости.

Наибольший интерес представляет рас�смотрение одноуровневых пересечений,так как в случае с многоуровневыми про�блема сводится к задаче системы массово�го обслуживания (пример многоуровневойразвязки приведен на рис. 4). Единствен�ный аспект применения подобной моделибудет рассмотрен в данной статье отдель�но. Он связан с точностью реализации мо�дели, поэтому возникает вопрос об адек�ватности модели реальной системе.

114Лаборатория� Теория проектирования

Конц

епци

им

одел

иров

ания

:тех

ноло

гии

ире

шен

ия

Рис. 1. Схема видов сопряжения и систем управления движением на пересечениях дорог

Рис. 2. Варианты пересечения дорог на одном уровне

Рис. 3. Сопряжение дорог

Page 4: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

При рассмотрении возможных вариан�тов решения поставленной задачи, способыуправления транспортными потоками рас�сматриваются отдельно. Это позволяет вы�делить для регулируемых одноуровневыхразвязок следующие способы: ручной и ав�томатизированный. Ручной — может бытьреализован регулировщиком или путем руч�ного управления светофорами. Автоматизи�

рованный способ позволяет использовать«простую» автоматику (программа управле�ния определяется изначально) или на осно�ве анализа данных о текущем (и не только)состоянии системы.

Рассмотрим простейший вариант регу�лируемого пересечения дорог на одномуровне — Х�образный перекресток (рис. 5).

В качестве основных элементов системывыделим:

� дороги — проезжая часть, состоящаяиз одной или нескольких полос движения;

� пересечение дорог — «центр» пере�крестка;

� дорожная разметка — линии, обозна�чающие полосы движения, и стоп�линии;

� светофор — устройство управлениядвижением транспортных потоков.

В минималистической конфигурации за�дачи на перекрестке движутся только авто�

Лаборатория� Теория проектирования

115

А.А.

Шев

ченк

о

Рис. 5. Схема расположения объектов на перекрестке

Рис. 4. Многоуровневая развязка

Page 5: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

мобили, и для описания движения автомо�биля используется дискретная модель, т.е.автомобиль либо движется, либо стоит, ско�рость определяется в виде фиксированно�го значения.

Здесь необходимо упомянуть о важностиопределения уровня абстракции при реше�нии задачи. Вопрос выбора степени детали�зации описания объектов и процессов сис�темы требует отдельного рассмотрения, нов рамках приведенного примера можно ог�раничится лишь упоминанием о самом фак�те проблемы.

Выбор уровня абстракции определяетточность моделирования объектов, что в своюочередь является критическим при опреде�лении точности получаемых результатов.При этом эксперт, анализирующий задачу,встает перед дилеммой: «неточное описа�ние� низкая стоимость проекта� быстраяразработка � простая реализация � низ�кая точность работы системы» или «детали�зированное описание� высокая стоимостьпроектирования � длительная разработ �ка � проблема интеграции элементов ИСи ее тестирования � сложная реализа �ция � высокая точность работы системы».

Светофоры, управляющие движениемавтомобилей позволяют выбрать один изтрех видов сигналов: красный, желтый илизеленый. Правила движения для указаннойсхемы приведены в табл. 1.

Опишем процесс работы светофора.Каждый сигнал включается на некоторыйинтервал времени, при этом важен поря�

док следования сигналов и соответствен�но их продолжительность. В общем случаесхема процесса выглядит следующим об�разом:

� красный сигнал горит Tr секунд,� желтый сигнал между красным и зеле�

ным — Ty1 секунд,� зеленый сигнал — Tg секунд,� желтый сигнал между зеленым и крас�

ным — Ty2 секунд.

В графической форме данная схемапредставлена на рис. 6.

Последовательность переключений сиг�налов светофора и их продолжительностьназывается циклом.

Для дальнейшей детализации моделинеобходимо определить параметры объек�та «автомобиль»:

� тип транспортного средства (легковойавтомобиль, грузовой, автобус и т.д.);

� состояние (движется, стоит);� направление движения на перекрест�

ке, или маршрут.

116Лаборатория� Теория проектирования

Конц

епци

им

одел

иров

ания

:тех

ноло

гии

ире

шен

ия

Таблица 1

Состояния объекта «светофор» и правила движения

Сигналсветофора

Значениясигнала

Комментарий

Красный Остановка Транспорт останавливается перед стоп�линией, стоящий транс�порт продолжает стоять, пешеходы остаются за пределами доро�ги или на разделительной линии

Желтый Предупреждение Через некоторое врямя произойдет изменение сигнала светофора

Зеленый Движение Транспорт или пешеходы имеют возможность движения в необхо�димом им направлении

Рис. 6. Схема работы светофора

Page 6: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

Первый параметр позволяет идентифи�цировать тип транспортного средства и длякаждой группы задать индивидуальные ха�рактеристики.

Направление движения позволяет опре�делить куда должен двигаться объект придостижении перекрестка.

Маршрут содержит набор направленийдвижения для каждого перекрестка при пере�мещении из точки старта в пункт назначения.За формирование маршрута отвечает чело�век или отдельный аналитический модуль,задачей которого является построение тра�ектории движения и ее декодирование досостояния «направление движение — рас�стояние». При этом указанный процесс мо�жет происходить по критериям: минималь�ные затраты, минимальная длина маршру�та, максимальная скорость передвижения.

Определив состав элементов системы «до�рога — движущиеся объекты — управляющиеструктуры» и их параметры, следует присту�пить к рассмотрению возможностей модели.

Данная модель будет обладать следую�щими недостатками:

1) управлять скоростью движения авто�мобилей невозможно;

2) при Ty1 = Ty2 = 0 не обеспечиваетсябезопасность движения (автомобиль, про�ехавший на зеленый сигнал до моментавключения красного, может столкнутьсяс автомобилем, начавшим движение с дру�гого направления при включении зеленого).

Завершив определение основных эле�ментов, процессов и свойств системы, пе�реходим к рассмотрению возможных реше�ний при использовании различных концеп�ций анализа и проектирования.

Рассмотрим объектно�ориентированную,процедурно�функциональную, логико�ори�ентированную концепции и использованиеагентных имитационных моделей для реше�ния одной и той же задачи.

Концепции анализа и проектирования

Большинство авторов1 выделяют следую�щие концепции (табл. 2).

В силу ряда обстоятельств (развитие тех�нологий баз данных и объектно�ориентиро�ванных языков программирования высокогоуровня, взаимопроникновение и интеграциясовременных CASE�технологий и т.д.) боль�шинство современных сред проектирова�ния и моделирования в значительной сте�пени объединяют логико�ориентированнуюи ориентированную на правила концепции.За счет этого становится возможным рас�смотрение подобной «интегрированной кон�цепции» как единой методологии.

Наиболее важным аспектом любой кон�цепции является абстрагирование — выде�ление наиболее существенных характери�стик некоторой системы или ее элемента,отличающих исследуемый объект от всехдругих типов объектов и определяющих егоконцептуальные границы с точки зренияаналитика (проектировщика). Данное опре�

Лаборатория� Теория проектирования

117

А.А.

Шев

ченк

о

Таблица 2

Концепции анализа и проектирования, присущие им виды абстракций

Концепция Абстракция

Процедурно�ориентрованная Алгоритмы, процессы

Объектно�ориентированная Классы, объекты

Логико�ориентированная Цели, зачастую выраженные в терминах исчисления предикатов

Ориентированная на правила Правила «если … , то …»

Ориентированная на ограничения Инвариантные соотношения

1 Одним из первых данную классификацию ввел Гради Буч в работе «Объектно�ориентированный анализи проектирование с примерами приложений на С++».

Page 7: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

деление является уточнением термина «аб�стракция», приведенного Г. Бучем. Уточне�ние этой трактовки необходимо в силу спе�цифики данной статьи.

Объектно�ориентированнаяконцепция решения задачи

При использовании объектно�ориентиро�ванной концепции для решения задачи, опи�санной в рассматриваемом примере, потре�буется выделить объекты и определить их па�раметры, методы, а также события системы.

Дополнительно при построении рабочеймодели необходимо будет определить рядновых свойств объектов. Их полный пере�чень приведен в табл. 3.

Основные объекты (дорога, разметка, све�тофор, транспортное средство) были выде�лены выше при описании Х�образного пере�

крестка. Там же были приведены их свойст�ва. Определим методы объектов (табл. 4).

Описав объекты и их свойства, приведемсхему работы программной реализации по�лученной модели (рис. 7).

На основании приведенной схемы мож�но сделать вывод, что предыдущее описа�ние объектов и их свойств, выполненноев соответствии с объектной концепцией, об�ладает следующими недостатками:

� управление тремя потоками затрудне�но из�за сложности синхронизации, вы�званной независимостью потоков;

� отсутствует контроль коллизий.

Для выполнения контроля коллизий и ре�шения проблемы синхронизации разработ�чик вынужден использовать единую базу дан�ных состояний объектов, активных сообще�

118Лаборатория� Теория проектирования

Конц

епци

им

одел

иров

ания

:тех

ноло

гии

ире

шен

ия

Таблица 3Объекты задачи и их свойства

Объект Свойство Комментарий

Дорога Тип поверхности Асфальт, гравий и т.д.

Тип участка Определяет прямой участок дороги, скругление и т.д.

Тип полосы Предназначена для движения (всех видов транспорта,только для автобусов, трамваев и пр.), стоянки и т.д.

Координаты (начало:конец) Начало и окончание данного участка дороги

Разметка Назначение Дорожный знак, пешеходный переход, линия разметки

Тип линии Сплошная, прерывистая и т.д.

Координаты (начало:конец) Начало и окончание данного фрагмента разметки

Светофор Состояние Включен/выключен

Режим управления Ручной/автоматический

Рабочий цикл Последовательность включения сигналов и их продол�жительность

Транспортноесредство

Тип Тип транспортного средства: легковой, грузовой, ав�тобус и т.д.

Состояние Движется/стоит

Направление движения(маршрут)

Производит вычисление нового местоположения объ�екта с учетом его состояния (стоит/движется) и скорости

Скорость Теоретическая скорость движения транспортного сред�ства

Координаты (в терминахсистемы координат)

Местоположение объекта

Page 8: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

ний (указаний или проверок от одного объ�екта к другому). С ростом числа объектови усложнением задачи возникает проблемапроверки и обработки сообщений в силудискретности времени системы. То есть накаждом цикле срабатывания таймера пото�ка, необходимо определить наступило илинет новое событие и требуется ли синхро�низация данных с другими потоками.

Процедурно�функциональнаяконцепция решения задачи

При выборе данной концепции базойфункционирования информационной сис�

темы или программного комплекса будеторганизация управления математическоймоделью системы (рис. 7) через обработкуее потоков. Основным видом потоков будутпотоки времени системы и автомобилей,а также циклы работы светофоров.

Преимущество этого метода — возмож�ность синхронизации потоков путем пере�дачи необходимых данных в момент их воз�никновения.

Недостаток же подхода заключается в не�обходимости создания разработчиком собст�венных объектов (с определением их свойстви методов) при работе в объектно�ориенти�

Лаборатория� Теория проектирования

119

А.А.

Шев

ченк

оТаблица 4

Объекты задачи и их методы

Объект Метод Комментарий

Светофор Запустить Запускает таймер, управляющий процессом изменения состоя�ний светофора

Включить Производит включение/выключение светофора

Изменить режим Переводит светофор из режима автоматического функциониро�вания в ручной

Транспортноесредство

Остановить Выполняет остановку

Запустить Транспорт начинает движение

Переместить Производит вычисление нового местоположения объекта с уче�том его состояния (стоит/движется) и скорости

Рис. 7. Схема работы программной реализации модели задачи

Page 9: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

рованной среде программирования или ис�пользовании специализированного языкаописания процессов или программирования,например, UML (Unified Modeling Language)в качестве инструмента моделирования иMicrosoft VPL (Visual Programming Language)в качестве среды программирования.

Логико�ориентированнаяконцепция решения задачи

Данная методология позволяет ориенти�роваться не на абстракции класс/объект илипроцесс/поток, а на описание правил пове�дения и логики достижения цели. Вспомним,что не были учтены некоторые значимые па�раметры, факторы и процессы системы иотдельных ее элементов, поэтому рассмот�рим ситуацию с более сложной задачей.

Таким образом, возникают дополнитель�ные требования к модели и ее новые свой�ства.

1. Интенсивность потоков в различныхнаправлениях может быть различна.

2. Интенсивность потоков в различныхнаправлениях может быть различна в раз�ное время суток — присутствует суточнаясезонность.

3. Автомобили обладают индивидуаль�ными характеристиками: максимальная ско�рость, максимальное ускорение, ускорениеторможения, масса, износ тормозов, износдвигателя и т.д.

4. Водители отличаются стилем вожде�ния, скоростью реакции, потенциалом на�рушения правил и т.д.

5. На перекрестке могут быть установ�лены светофоры с дополнительными сигна�лами (отдельные блоки на направления дви�жения — стрелки, пешеходные светофорыи т.д.), регулирующие знаки и нанесена до�рожная разметка.

6. В качестве подсистемы управленияможет выступать человек или автоматика.

7. Присутствует влияние окружающейсреды (сухо, дождь, снег, гололед и т.д.).

8. Возможно интеллектуальное управ�ление работой светофоров на основе ана�

лиза текущей ситуации, прогнозированияее развития и последующего измененияалгоритма работы элементов управления.

9. Идет накопление статистики о рабо�те системы (движении транспорта, очере�ди автомобилей, среднем времени ожи�дания у перекрестка и т.д.) и ее отобра�жение.

Разработчику при создании модели сле�дует ожидать следующих проблем.

1. Контроль коллизий.2. Контроль коллизий в движении.3. Учет перестроений автомобилей из

ряда в ряд.4. Управление процессами разгона и тор�

можения.5. Интеллектуальная настройка подсис�

темы управления.6. Сбор статистики о работе системы.

Заметим, что при рассмотрении объект�но�ориентированной концепции было ука�зано на проблему масштабируемости за�дачи. В процедурно�функциональной кон�цепции проблему будет представлять син�хронизация данных между большим числонезависимых потоков управления, однакокритическая ситуация наступит существен�но позже, чем в объектной реализации.В логико�ориентированной концепции глав�ной задачей будет создание автономныхагентов (схема модели агента, используе�мого в рабочей задаче, представлена нарис. 8), а также общей очереди сообщенийи базы данных, что позволит избежать про�блем, указанных для прочих концепций. Вы�бор логико�ориентированного подхода припроектировании обладает следующими пре�имуществами:

� расширение модели достигается пу�тем создания нового экземпляра некоторо�го агента модели;

� повышение производительности рас�четов достигается путем разделения дан�ных и задач модели на несколько систем

120Лаборатория� Теория проектирования

Конц

епци

им

одел

иров

ания

:тех

ноло

гии

ире

шен

ия

Page 10: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

обработки (компьютеров), т.е. организациякластерной схемы вычислений не пред�ставляет проблемы;

� возможно изменение схемы задачи,т.е. вместо управления движением на Х�об�разном перекрестке возможна реализациязадачи анализа функционирования много�уровневой развязки, без изменения моделии ее элементов.

Агентные имитационные моделипри решении задачи

Приведенные выше описания расши�ренных требований и условий предметнойобласти свидетельствуют о необходимостиреализации иной, отличной от рассмотрен�ных, схемы реализации процесса решениязадачи.

Основными проблемами в данной задачеявляются:

� выделение автономных объектов и оп�ределение их свойств, событий, методови правил поведения;

� определение автономных (внутренняяинформация агента) и разделяемых (общиеданные, с помощью которых реализованобмен) данных;

� создание эффективной системы хра�нения данных, сообщений и выдачи их позапросу (информационное хранилище);

� управление интерфейсом взаимодей�ствия агентов с внешним миром и схемыпринятия ими решений.

Рассмотрим последний фактор подроб�нее. Универсальная схема работы агента с точ�ки зрения анализа данных представлена нарис. 9. Так, агент получает информацию с по�мощью датчиков (измерительных устройств),выполняет некоторую процедуру их обработ�ки или анализа, а затем осуществляет пере�дачу принятых решений в системы выводаили реализует воздействие на окружающуюсреду с помощью устройства управления.

Однако в приведенном примере присут�ствует аспект динамики системы, которыйсвязан с изменением окружающей средыи ее свойств посредством воздействия нанее различных процессов и взаимодейст�вия агентов между собой. Таким образом,по схеме принятия решений и реакции напоступающие данные об изменениях средыможно выделить следующие типы агентов:

1) агент с отсутствием памяти данных(рис. 10);

2) агент с памятью последних поступив�ших данных (рис. 11);

Лаборатория� Теория проектирования

121

А.А.

Шев

ченк

о

Рис. 8. Схема взаимодействия агентас внешней средой и выполняемая им обработка

Рис. 9. Универсальная схема подсистемы управления задачей

Page 11: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

3) агент, построенный на основе вариан�тов 1 или 2 с добавлением статистическогомодуля (рис. 12);

4) агент, построенный в соответствиис вариантом 3 и применением базы знанийи правил поведения (рис. 13).

Агент без памяти получает данные отдатчиков, незамедлительно выполняет их

обработку и ожидает следующего пакета.Подобная схема обработки эффективна,если возможно использование одной четкоопределенной схемы принятия решений наоснове единичного пакета данных.

Применение памяти позволяет агенту нетолько обрабатывать пакет данных, но ипроизводить оценку динамики измененийсостояния среды.

122Лаборатория� Теория проектирования

Конц

епци

им

одел

иров

ания

:тех

ноло

гии

ире

шен

ия

Рис. 10. Агент с отсутствием памяти данных

Рис. 11. Агент с памятью последних поступивших данных

Рис. 12. Агент с использованием системы формирования статистических показателей

Page 12: КОНЦЕПЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ТЕХНОЛОГИИ И РЕШЕНИЯ

Применение системы формирования ста�тистических показателей позволяет осуще�ствлять принятие решений на основе сборадолгосрочной статистики о функциониро�вании среды. Фактически, использованиестатистически формируемых показателейнаделяет агента так называемым прото�опытом, т.е. зачатками системы интеллек�туальной оценки образов событий среды.

Применение базы знаний позволяет со�хранять опыт о предыдущих попытках ре�шения агентом некоторой задачи или дей�ствий в определенной ситуации. Сам мо�дуль принятия решений, вероятнее всего,будет проектироваться разработчиком с ис�пользованием методов искусственного ин�теллекта, что наделяет каждого автономно�го интеллектуального агента характеристи�ками поведения, сходными с поведениембиологического организма.

Итоги рассмотрения задачи

Рассмотрение нескольких концепций ана�лиза и проектирования в рамках решенияодной и той же задачи позволило выявить

несколько существенных вопросов, возни�кающих при построении информационныхсистем. Основные вопросы — создание эф�фективных масштабируемых моделей пред�метной области, корректный выбор концеп�ции в соответствии с требованиями, предъ�являемыми к системе.

Можно констатировать, что универсаль�ной концепции не существует. Каждая израссмотренных концепций обладает как по�ложительными, так и отрицательными сто�ронами по таким критериям, как затраты напроектирование, точность получаемых ре�зультатов, адекватность получаемой моде�ли реальной системе и т.д.

Основная задача проектировщика — с са�мого начала создать такое представлениео решаемой задаче и о сущности предмет�ной области, которые в дальнейшем позво�лят сделать верный выбор методологии ана�лиза и проектирования. Обоснованное и кор�ректное использование концепций и приме�нение соответствующего им инструмента�рия позволяет избежать ошибок на после�дующих стадиях реализации проектов.

Лаборатория� Теория проектирования

123

А.А.

Шев

ченк

о

Рис. 13. Агент с применением базы знаний и подсистемы принятия решений